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【题目】阅读短文,回答问题。
空调热水器
空调热水器,又名空气能热泵热水器,其工作原理示意图如图所示。工作过程中空调热水器通过一种工作媒质在蒸发器里迅速变成气态,再经过压缩机(消耗少量电能)将其压缩成高温高压的气体,然后在冷凝器中重新变成液态,达到给水加热的目的。空调热水器具有高效节能的特点,产生相同的热水量,比传统的电热水器和燃气热水器的能量更高。
热水产出率和能效比是衡量空调热水器性能的两个重要指标。热水产出率是指该热水器当进水温度为20℃,出水温度为50℃时,每小时可出热水的体积数,能效比是指加热过程中水吸收的热量与消耗电能的比值。下表为两种型号“空调热水器”在进水温度20℃时测定的部分参数。
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(1)水箱中水的温度升高,是通过___________方式增加了水的内能;
(2)空调热水器工作时产生的热量___________(选填“大于”“小于”或“等于”)它所消耗的电能;
(3)下列关于空调热水器的判断中,正确的是__________;
A.工作媒质在冷凝器中不断吸热
B.空调热水器消耗的电能越少,其能效比越高
C.由于电流的热效应,热水吸收的热量一部分来自于电流产生的热量
D.压缩机通过做功的方式增加了工作媒质的内能
(4)A型热水器正常加热过程中,每小时流经冷凝器中的水吸收的热量为___________J,其能效比为___________;
(5)若B型热水器的能效比为4.2,则它的热水产出率为___________L/h。
【答案】热传递 大于 D 1. 26×107 3.5 240
【解析】
(1)[1]工作煤质在冷凝器中由气态变为液态,发生了液化放热,放出的热量给水加热,是通过热传递的形式增加了水的内能。
(2)[2]工作过程中空调热水器通过一种工作媒质经过压缩机(消耗少量电能)将其压缩成高温高压的气体,然后在冷凝器中重新变成液态,达到给水加热的目,由此可知工作时产生的热量大于它所消耗的电能。
(3)[3]A.工作媒质在冷凝器中由气态变为液态,发生了液化,液化是放热过程,故A错误;
B.根据能效比定义可知,由于水吸收热量不确定,故其能效比没法确定,故B错误;
C.工作物质在冷凝器中重新变成液态,即液化放热,达到给水加热的目的,不是利用电流的热效应工作的,故C错误;
D.压缩机将工作物质压缩成高温高压的气体,压缩机在工作过程中利用做功方式改变了工作媒质的内能,故D正确。
故选D。
(4)[4]由表知,A型热水器热水产出率是100L/h,即当进水温度为20℃,出水温度为50℃时,每小时可出热水的体积是100L。
则水的质量
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则水吸收的热量为
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[5]每小时A型热水器消耗电能
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热水器的能效比
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(5)[6]每小时B型热水器消耗电能
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因为B型热水器的能效比为4.2,即
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所以
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由
可得
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所以B型热水器工作1h提供的热水体积为
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【题目】医院、宾馆等公共场所普遍使用高温高压蒸气消毒锅对物品消毒。如图甲为自动测定锅内温度的电路原理图,其中R0为定值电阻,A为温度指示表(实质是一只电流表),Rx为热敏电阻(其电阻值随锅内温度的变化而变化)。热敏电阻的阻值与温度的对应关系如表一所示,电源电压保持不变。
表一:
锅内温度值t/℃ | 25 | 37 | 50 | 62 | 75 | 87 | 100 | 112 | 125 |
Rx对应的电阻值/Ω | 150 | 80 | 50 | 30 | 20 | 15 | 10 | 7 |
表二
锅内温度值t/℃ | 87 | 100 | 112 | 125 |
锅内气压值/Pa | 1.8×105 | 2.0×105 | 2.5×105 | 3.3×105 |
(2)高温高压蒸气消毒锅内温度与锅内气压的关系如表二所示。为了使高温高压蒸气消毒锅内温度不超过112℃,高压锅盖上有一限压阀,图乙为限压阀的原理图,限压阀由一直立圆柱形金属体和滤网型外套组成。当锅内温度接近112℃时,锅内高压气体将圆柱形金属体顶起,并对外排气减压,从而起到限压的作用。已知圆柱形金属体的底面积S为0.2cm2,求该金属体的质量m是多少?(外界大气压p外=1.0×105Pa,g取10N/kg)
(3)试分析说明,假若要把这种金属高温高压蒸汽消毒锅向西藏地区销售,要让水的沸点仍与威海地区的相同,应如何改进高压蒸汽消毒锅?(西藏地区的气压大约9.4×104Pa~9.6×104Pa)
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